Історія розвитку промисловості: Історія парового двигуна
Історія парових двигунів своїми витоками сягає в 1 століття н.е. коли Герон Олександрійський вперше описав еоліпіл. Більш, ніж 1500 років тому, у 1551 році османський вчений Такіюддін аш-шами описав примітивні турбіни, що приводяться в рух парою, а в 1629 році подібну відкриття зробив Джованні Бранка. Ці пристрої були парові вертіла для смаження або невеликі передавальні механізми. В основному, такі конструкції використовували винахідники для демонстрації потужності пара, і докази того, що її не варто недооцінювати.
У 1700-х роках рудокопи зіткнулися з серйозним випробуванням - необхідністю викачування води з глибоких шахт. На допомогу прийшла та сама міць пара. За допомогою енергії пара вдалося викачати воду з шахт. Це застосування розкрило потенційну силу пара і призвело до винаходу парового двигуна. Парові електростанції з'явилися пізніше. Головний принцип, на якому працюють парові двигуни, полягає в "конденсації водяної пари для створення вакууму".
Томас Севери і перші промислові двигуни
Томас Севери першим винайшов паровий насос в 1698 році, він призначався для викачування води. Цей винахід часто називають «вогненним двигуном» або двигуном для "підйому води вогнем". Паровий насос, запатентований Севери, працював шляхом кип'ятіння води до її повного перетворення в пар. Потім кожна крапелька пара піднімалася в бак, а в ємності, де спочатку була вода, утворювався вакуум. Цей вакуум використовувався для викачування води з глибинних шахт. Але рішення виявилося тимчасовим, так як енергії пара вистачало тільки для викачування води з глибини в кілька метрів. Ще одним недоліком цієї конструкції було використання тиску пара для виведення води, що всмоктується в бак. Тиск був занадто високим для котлів, що викликало ряд сильних вибухів.
Машини низького тиску
Високе споживання вугілля, властиве парових машин Ньюкомена, скоротилося завдяки інноваціям Джеймса Ватта. Циліндр машини низького тиску був оснащений термозахистом, окремим конденсатором і водовідливним механізмом для конденсованої води. Таким чином, споживання вугілля в машинах низького тиску було знижено більш, ніж на 50%.
Іван Ползунов і перша двоциліндрова парова машина
Першим в Росії парову машину винайшов Іван Ползунов. Його двоциліндрова парова машина була потужнішою, ніж англійські двигуни без наддуву. Вони досягали потужності 24 кВт. Модель двоциліндрової парової машини Ползунова виставлена в музеї Барнаула.
Парова машина Томаса Ньюкомена
У 1712 році Томас Ньюкомен винайшов дуже вдалу з практичної точки зору парову машину. Його модель складалася з пістона або циліндра, який приводив у рух величезну дерев'яну колоду для запуску водяного насоса. Зворотний хід в машині діяв за рахунок гравітації, яка штовхала вниз кінець колоди з боку насоса. Машина Ньюкомена активно використовувалася протягом 50 років. Потім її визнали неефективною, оскільки для активного функціонування потрібно дуже багато енергії. Потрібно було підігрівати циліндр, так як він постійно остигав, в результаті чого спалювалося дуже багато палива.
Удосконалення Джеймса Ватта
Джеймс Ватт зробив справжню революцію в історії розвитку парових машин, запровадивши в вихідну конструкцію окремий конденсатор. Він ввів це нововведення в 1765 році. Але тільки через 11 років вдалося досягти конструкції, яку можна було б застосовувати в промислових масштабах. Найбільша проблема в реалізації задумки Ватта полягала в технології створення величезного пістона для збереження потрібної кількості вакууму. Але незабаром технологія досягла великого прогресу, і як тільки патент отримав достатнє фінансування, парова машина Ватта почала активно використовуватися на залізницях і кораблях. У США понад 60 000 автомобілів працювали на парових двигунах з 1897 по 1927 роки.
Машини високого тиску
У 1800 році Річард Тревітік винайшов парові машини високого тиску. У порівнянні з усіма раніше винайденими конструкціями парових машин цей варіант був найбільш потужним. Але по-справжньому успішною стала конструкція, запропонована Олівером Евансом. В її основі лежала ідея приведення двигуна в руху паром, а не конденсування пара для створення вакууму. Еванс винайшов першу парову машину без конденсації, що працює під високим тиском, в 1805 році. Машина була стаціонарної і розвивала 30 оборотів в хвилину. Ця машина спочатку використовувалася для приведення в рух пилки. Такі машини підтримувалися величезними резервуарами з водою, яка грілася джерелом тепла, поміщеного безпосередньо під резервуаром, що дозволяло ефективно виробляти потрібну кількість пара.
Незабаром ці парові машини отримали широке застосування в моторних човнах і на залізницях, в 1802 і 1829 роках відповідно. Майже півстоліття з'явилися перші парові автомобілі. Чарлз Алджернон Парсонс в 1880 році винайшов першу парову турбіну. До початку 20 століття, парові двигуни широко використовувалися в автомобіле- і суднобудуванні.
Корнуельського парові двигуни
Річард Треветік спробував удосконалити паровий насос, винайдений Ватто. Він був видозмінений для використання в корнуельських котлах, винайдених Треветіком. Ефективність Корнуельською парової машини була значно поліпшена Вільямом Симсом, Артуром Вульфом і Семюелем Вантажем. Оновлені корнуельського парові машини складалися з ізольованих труб, двигуна і котлів для підвищеної ефективності.
Додана 3 роки тому